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水准仪测量高程的方法和步骤
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核心提示：水准仪在建筑测绘经常可以看到，水准仪的使用方法和水准仪的工作原理很多学生还是不太了解，那么高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。
& & &水准仪在建筑测绘经常可以看到，水准仪的使用方法和水准仪的工作原理很多学生还是不太了解，那么高程测量是测绘地形图的基本工作之一，另外大量的工程、建筑施工也必须量测地面高程，利用水准仪进行水准测量是精密测量高程的主要方法。
水准仪的使用方法
　　一、水准仪器组合：
　　1.望远镜
　　2.调整手轮
　　3.圆水准器
　　4.微调手轮
　　5.水平制动手轮
　　6.管水准器
　　7.水平微调手轮
　　8.脚架
　　二、操作要点：
　　在未知两点间，摆开三脚架，从仪器箱取出水准仪安放在三脚架上，利用三个机座螺丝调平，使圆气泡居中，跟着调平管水准器。水平制动手轮是调平的，在水平镜内通过三角棱镜反射，水平重合，就是平水。将望远镜对准未知点（1）上的塔尺，再次调平管水平器重合，读出塔尺的读数（后视），把望远镜旋转到未知点（2）的塔尺，调整管水平器，读出塔尺的读数（前视），记到记录本上。
　　计算公式：两点高差=后视－前视。
　　三、校正方法：
　　将仪器摆在两固定点中间，标出两点的水平线，称为a、b线，移动仪器到固定点一端，标出两点的水平线，称为a&、b&。计算如果a－b&a&－b&时，将望远镜横丝对准偏差一半的数值。用校针将水准仪的上下螺钉调整，使管水平泡吻合为止。重复以上做法，直到相等为止。
　　四、水准仪的使用方法水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
　　1.安置安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
　　2.粗平粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。具体方法用仪器练习。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。
　　3.瞄准瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
　　4.精平精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。注意？气泡左半部份的移动方向，总与右手大拇指的方向不一致。
　　5.读数用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应由上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。
　　注意，水准仪使用步骤一定要按上面顺序进行，不能颠倒，特别是读数前的符合水泡调整，一定要在读数前进行。
　　五、水准仪的测量测定地面点高程的工作，称为高程测量。高程测量是测量的基本工作之一。高程测量按所使用的仪器和施测方法的不同，可以分为水准测量、三角高程测量、GPS高程测量和气压高程测量。水准测量是目前精度最高的一种高程测量方法，它广泛应用于国家高程控制测量、工程勘测和施工测量中。
　　水准测量的原理是利用水准仪提供的水平视线，读取竖立于两个点上的水准尺上的读数，来测定两点间的高差，再根据已知点高程计算待定点高程。
　　如下图所示，在地面上有A．B两点，已知A点的高程为HA．为求B点的高程HB，在A．B两点之间安骨水准仪，A．B两点亡各竖立一把水准尺，通过水准仪的望远镜读取水平视线分别在A．B两点水准尺上截取的读数为a和b，可以求出A．B两点问的高差为：
　　设水准测量的前进方向为A点至B点，则称A点为后视点，其水准尺读数a为后视读数；称B点为前视点，其水准尺读数b为前视读数。因此，两点间的高差等于：
　　hAB=后视读数-前视读数
　　若后视读数大于前视读数，则高差为正，表示B点比A点高，hAB&0；若后视读数小于前视读数，则高差为负，表示B点比A点低，hAB&0.如果A．B两点相距不远，且高差不大，则安置一次水准仪，就可以测得高差hAB.此时B点高程为：
　　当架设一次水准仪需要测量多个前视点B1，B2，&，Bn的高程时，采用视线高程计算这些点的高程就非常方便。设水准仪对竖立在B1，B2，&，Bn点上的水准尺读数分别为b1，b2，&，bn时，则高程计算公式为：
　　如果A．B两点相距较远或高差较大，安置一次仪器无法测得其高差时，就需要在两点间增设若干个作为传递高程的临时立尺点，称为转点（简称TP点），如图中的TP1，TP2，&点，并依次连续设站观测，设测得的各站高差为：
　　六、保养与维修1．水准仪是精密的光学仪器，正确合理使用和保管对仪器精度和寿命有很大的作用；
　　2．避免阳光直晒，不许可证随便拆卸仪器；
　　3．每个微调都应轻轻转动，不要用力过大。镜片、光学片不准用手触片。
一、水准仪仪器原理
微倾水准仪
借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。作业时先用圆水准器将仪器粗略整平，每次读数前再借助微倾螺旋，使符合水准器在竖直面内俯仰，直到符合水准气泡精确居中，使视线水平。微倾的精密水准仪同普通水准仪比较，前者管水准器的分划值小、灵敏度高，望远镜的放大倍率大，明亮度强，仪器结构坚固，特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器，并配有精密水准标尺，以提高读数精度。中国生产的微倾式精密水准仪，其望远镜放大倍率为40倍,管水准器分划值为10&P/2毫米，光学测微器最小读数为0.05毫米，望远镜照准部分、管水准器和光学测微器都共同安装在防热罩内。
自动安平水准仪
借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。它的特点主要是当望远镜视线有微量倾斜时，补偿器在重力作用下对望远镜作相对移动,从而能自动而迅速地获得视线水平时的标尺读数。补偿的基本原理是：当望远镜视线水平时，与物镜主点同高的水准标尺上物点P构成的像点Z0应落在十字丝交点Z上。当望远镜对水平线倾斜一小角&后，十字丝交点Z向上移动，但像点Z0仍在原处，这样即产生一读数差Z0Z。当很小时可以认为Z0Z 的间距为&&f&（f&为物镜焦距），这时可在光路中K点装一补偿器，使光线产生屈折角&，在满足&&f&=&&s0（s0为补偿器至十字丝中心的距离，即KZ）的条件下，像Z0就落在Z点上；或使十字丝自动对仪器作反方向摆动，十字丝交点Z落在Z0点上。
如光路中不采用光线屈折而采用平移时，只要平移量等于Z0Z，则十字丝交点Z落在像点Z0上，也同样能达到Z0和Z重合的目的。自动安平补偿器按结构可分为活动物镜、活动十字丝和悬挂棱镜等多种。补偿装置都有一个&摆&，当望远镜视线略有倾斜时，补偿元件将产生摆动，为使&摆&的摆动能尽快地得到稳定，必须装一空气阻尼器或磁力阻尼器。这种仪器较微倾水准仪工效高、精度稳定，尤其在多风和气温变化大的地区作业更为显著。
激光水准仪
利用激光束代替人工读数的一种水准仪。将激光器发出的激光束导入望远镜筒内，使其沿视准轴方向射出水平激光束。
利用激光的单色性和相干性，可在望远镜物镜前装配一块具有一定遮光图案的玻璃片或金属片，即波带板，使之所生衍射干涉。经过望远镜调焦，在波带板的调焦范围内，获得一明亮而精细的十字型或圆形的激光光斑，从而更精确地照准目标。如在前、后水准标尺上配备能自动跟踪的光电接收靶，即可进行水准测量。在施工测量和大型构件装配中，常用激光水准仪建立水平面或水平线。
数字水准仪是目前最先进的水准仪，配合专门的条码水准尺，通过仪器中内置的数字成像系统，自动获取水准尺的条码读数，不再需要人工读数。这种仪器可大大降低测绘作业劳动强度，避免人为的主观读数误差，提高测量精度和效率。
电子水准仪
电子水准仪又称数字水准仪，它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用。2013年前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后，标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上，供目视观测，另一方面通过望远镜的分光镜，标尺条码又被成象在光电传感器（又称探测器）上，即线阵CCD器件上，供电子读数。因此，如果使用传统水准标尺，电子水准仪又可以象普通自动安平水准仪一样使用。不过这时的测量精度低于电子测量的精度。特别是精密电子水准仪，由于没有光学测微器，当成普通自动安平水准仪使用时，其精度更低。
当前电子水准仪采用了原理上相差较大的三种自动电子读数方法：
1）相关法（徕卡NA）
2) 几何法（蔡司DiNi10/20）
3) 相位法（拓普康DL101C/102C）您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
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要同时观察气泡的两端才能判断气泡是否居中 符合棱镜系统把水准气泡两端成象在一起便于观察。 用符合棱镜系统观察，可以避免上述缺点。判断“气泡居中”的精度约可提高一倍。 一.水准测量的仪器与工具 2.水准仪 望远镜与视差 视差 视差 视差 普通水准尺 水准尺的分划不是线划式而是区格式的。区格的边缘是分划的位置，区格内的小数“估读”。 区格式分划便于从远处观察并读数。 瞄准与读数 瞄准与读数 五、读数 * * 《测量学》 本讲大纲 1.
温故而知新； 2. §2-1
水准测量概述； 3. §2-2
水准测量原理； 4. §2-3
水准仪与水准尺； 5. §1-2
水准仪的使用； 6.
课后任务；
温故而知新 1.测量学的定义与实质？ 2.大地坐标系是通过那些参数来确定点的位
置，这些参数如何获取？ 3.简述高斯三度分带、六度分带的划分方法
与中央子午线的计算公式？ 4.假设扬州市经度为东经121度40分，计算其
三度带编号。 5.测区半径多大时，可用水平面代替水准面。 6.测量学的三个基本观测量与测量工序原则？ 第二章
水准测量 一、高程测量 测定地面点高程的工作（测高差定高程） 二、高程测量的方法
1.水准测量―用水准仪进行高程测量的工作。 ?是高程测量的主要方法 ?使用仪器：水准仪 水准仪的主要功能是能指出一条水平视线。
2.其它高程测量方法：三角
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怎样使用水准仪进行水准测量
怎样使用水准仪进行水准测量
一、水准仪的使用
水准仪的使用包括：水准仪的安置、粗平、瞄准、精平、读数五个步骤。
（一）安置& & & &
安置是将仪器安装在可以伸缩的三脚架上并置于两观测点之间。首先打开三脚架并使高度适中，用目估法使架头大致水平并检查脚架是否牢固，
然后打开仪器箱，用连接螺旋将水准仪器连接在三脚架上。
（二）粗平
粗平是使仪器的视线粗略水平，利用脚螺旋置园水准气泡居于园指标圈之中。其方法如图9-10（a）所示，气泡未居而位于a处，先按箭有关当局
所指的方向用手相对转动螺旋1和2，使气泡移到b的位置，如图9-10（b）；然后再转动脚螺旋3使气泡居中。在整平过程中，气泡移动的方向与大姆指运动的方向一致。
（三）瞄准
瞄准是用望远镜准确地瞄准目标。首先是把望远镜对向远处明亮的背景，转动目镜调焦螺旋，使十字丝最清晰。再松开固定螺旋，旋转望远镜，使照门和准星的连接对准水准尺，拧紧固定螺旋。最后转动物镜对光螺旋，使水准尺的清晰地落在十字丝平面上，再转动微动螺旋，使水准尺的像靠于十字竖丝的一侧。
（四）精平
精平是使望远镜的视线精确水平。微倾水准仪，在水准管上部装有一组棱镜，可将水准管气泡两端，折射到镜管旁的符合水准观察窗内，若气泡居中时，气泡两端的象将符合成一抛物线型，如图9-1（a）所示，说明视线水平。若气泡两端的象不相符合，如图9-11（b）所示，说明视线不水平。这时可用右手转动微倾螺旋使气泡两端的象完全符合，仪器便可提供一条水平视线，以满足水准测量基本原理的要求。注意？气泡左半部份的移动方向，总与右手大拇指的方向不一致。
（五）读数
用十字丝，截读水准尺上的读数。现在的水准仪多是倒象望远镜，读数时应有上而下进行。先估读毫米级读数，后报出全部读数。如图9-12所示，尺上的读数为1.456m。
二、水准测量的方法
当待测高程的两点距离较远或高差较大时，不能在两点间安置一次仪器，就能读得两水准尺上的读数，应按下述方法分站进行测量。
如图9-13所示，已知水准点BM1的高程为365.427 m现拟定A、B两点的高程，其方法步
（一）在BM1点且距BM1点约100~200处找寻一点TP1，地面不松软时可立水准尺，地面松软时，可置尺垫于地面踩实后，立尺。
（二）在BM1与TP1中间选定一点I安置仪器（称为测站）进行粗平。
（三）后视（瞄准）BM1点上的水准尺，经精平后读数得0.823m（称为后视读数a1）,记入手薄后视栏内，如表1所示。
& && && && && && && && && && && & 水准测量手薄
工程名称& && && && && && &&&天& & 气& & & && && && && && && && &&&观& & 测
& && && && && && &
日& & 期& && && && && && &&&仪& & 器& && && && && && && & 记& & 录
& && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && & 表----1
站& & & & 测
点& & & & 后视读数
(m)& & & & 前视读数
(m)& & & & 高&&差（m）& & & & 高& &程
（m）& & & & 备& & 注
& & & & & & & & & & & & & & & & +& & & & -& & & & & & & &
& & & & BM1& & & & 0.823& & & & & & & & & & & & & & & & 365.427& & & &
Ⅰ& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & TP1& & & & 2.769& & & & 0.145& & & & 0.678& & & & & & & & 366.105& & & &
Ⅱ& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & TP2& & & & 1.371& & & & 0.854& & & & 1.915& & & & & & & & 368.020& & & &
Ⅲ& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & A& & & & & & & & 1.010& & & & 0.361& & & & & & & & 368.381& & & &
& & & & TP2& & & & 0.434& & & & 2.316& & & & & & & & 0.945& & & & 367.075& & & &
Ⅳ& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
& & & & B& & & & & & & & 2.105& & & & & & & & 1.671& & & & 365.404& & & &
计& && &算
校& && &核& & & &
b=-5.420& & & & ∑b=5.420& & & &
∑-2.616& & & & ∑-2.616& & & & 365.404
-365.427& & & & 因A点是插前视不参加校核计算
& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & h=-0.023& & & &
& & & & & & & & & & & && &-0.023
& & & & & & & & & & & &
& & & & -0.023& & & & & & & & & & & & & & & & & & & &
（四）转动望远镜，前视（瞄准）TP1点尺上的读数得0.145m（称为前视读数为b1），记入手薄高视栏内。
（五）BM1与TP1两点的高差
h=a1-b1=0.823-0.145=+0.678m记入手薄“十高差”栏内。
（六）搬动仪器于Ⅱ点，移动BM1尺于TP2点，同法读取TP1尺上的后视读数a2，TP2尺上的读数b2则TP1与TP2的高差
b2=2.769-0.854=+1.915m& &记入手薄。余此类推。
（七）计算各点高程。如TP1的高程
HTP1=HBM1+h1=365.427+0.678=366.105m& & TP2点的高程
HTP2=HTP1+h2=366.105+1.915=368.381
余此类推。将以上计算结果，分别记入各点的“高程”栏内，详见表9-1。
（八）计算校核。为了检查计算是否有误，可用公式
bBM1-B=HB-HBM1=∑a-∑b=∑h& &&&(5)进行计算校核。
注意：A眯是插前视点，没有后视读数，不参与核计算。它的高差和高程应根据TP2（转点）的后视读数和高程分别计算。
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